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PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOQUÍMICA: PETRÓLEO E MEIO AMBIENTE – POSPETRO
METODOLOGÍADA PESQUISA EM GEOQUÍMICA
PROJETO DE DISSERTAÇÃO
“GEOQUÍMICA APLICADA AOS ASFALTENOS: HIDROPIROLISE ASFALTENOS, ESTUDO E
CARACTERIZAÇÃO ATRAVÉS DE FINGERPRINT E BIOMARCADORES. APLICAÇĀO EM CAMPOS MADUROS DE
BACIAS PETROLÍFERAS DA REGIĀO NORDESTE DO BRASIL”
Aluna Claudia Yolanda ReyesJunho 2010
Salvador, Bahia, Brasil
PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOQUÍMICA: PETRÓLEO E MEIO AMBIENTE – POSPETRO
TÓPICOS DA APRESENTAÇÃO
PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOQUÍMICA: PETRÓLEO E MEIO AMBIENTE – POSPETRO
1. TÍTULO/TEMA
TÍTULO
Hidropirolise asfaltenos, estudo e caracterização através de
fingerprint e biomarcadores. Aplicaçāo em campos maduros de
bacias petrolíferas da regiāo nordeste do Brasil
TEMA
Geoquímica aplicada aos asfaltenos e geoquímica ambiental
PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOQUÍMICA: PETRÓLEO E MEIO AMBIENTE – POSPETRO
2. DESCRITORES
Descritor Referência
Asfaltenos
AZEVEDO, FREITAS e BASTOS, 2009; LEHNE, DIECKMANN, PRIMIO, FUHRMANN e HORSFIELD, 2009; WANG e FINGAS, 2009;
AKBARZADEH et al, 2007; GONÇALVES y Silva, 2007; DELGADO, 2006; MÁRQUEZ et al, 2006, PETERS et al, 2005; PINEDA-
FLORES e MESTA-HOWARD, 2001; KOOPMANS et al 1998; BECKER, MICHELS, LANDAIS, TORKELSON e PHILP, 1995;
BECKER, 1997; SISKIN e KATRITZKY, 1991; MICHELS, LANDAIS, TORKELSON e PHILP, 1985; WAPLES, 1985; BARKER, ano?;
LEWAN, ano?
Hidropirólise
AZEVEDO et al, 2009; LEHNE, DIECKMANN, PRIMIO, FUHRMANN y HORSFIELD, 2009; SANTAMARIA et al, 2009; WANG et
al, .2009; AKBARZADEH et al, 2007; VALLE, 2007; WANG et al, 2007; PETERS et al, 2005; CARSON, SINNINGHE e LEWAN, 1998;
KOOPMANS et al 1998; MICHELS, LANDAIS, TORKELSON and PHILP, 1995; TORKELSON, e PHILP KOOPMANS, 1995; SISKIN e
KATRITZKY, 1991; MICHELS, LANDAIS, TORKELSON and PHILP, 1985; BARKER, año?; LEWAN, año?; BARKER e LEWAN, ano?;
MICHELS, LANDAIS, LEWAN, ano?; LEWAN, año? aput Lewan, 1985; García et al, 1993
Óleos
biodegradados
AZEVEDO et al, 2009; OSPINO-CARO, 2009 LEHNE, DIECKMANN, PRIMIO, FUHRMANN e HORSFIELD, 2009; ; WANG e FINGAS,
2009; AKBARZADEH et al, 2007; GONÇALVES y Silva, 2007; WANG e STOUT, 2007; PETERS et al, 2005; KOOPMANS et al 1998;
KAPLAN, GALPERIN, LU e LEE, 1997; MICHELS, LANDAIS, TORKELSON e PHILP, 1995; SISKIN et al, 1991; MICHELS, LANDAIS,
TORKELSON e PHILP, 1985; WAPLES, 1985; BARKER, ano?; LEWAN, ano?
Campos
MadurosGONÇALVES y Silva, 2007; BATISTA, ROCHA e ARAÚJO, Ano?
Correlação óleo
– óleo
AZEVEDO et al, 2009; WANG et al, 2009; BORGES et al, 2007; WANG et al, 2007; PETERS et al, 2005; NYTOFT, BOJESEN-
KOEFOED y CHRISTIANSEN, 2000; KOOPMANS et al, 1998; KAPLAN et al, 1997; LARTER e APLIN, 1995; WAPLES, 1985
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3. OBJETIVOS GERAL E ESPECÍFICOS
OBJETIVO GERAL
Hidropirolizar as amostras de asfaltenos e obtenção de hidrocarbonetos imerso em
sua estrutura, para posterior interpretação geoquímica.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Aperfeiçoar os parâmetros de temperatura, tempo de hidropirolização e água /
asfalteno, o processo de hidropirolise;
Coleta e quantificação das estruturas envolvidas na asfaltenos de petróleo por
hidropirolise e gravimétrica;
Caracterização geoquímica dos hidrocarboneto conforme a estruturas
dos asfaltenos, por cromatografia líquida (diagrama ternário SAR), impressões
digitais (cromatografia gasosa com detector FID) e biomarcadores saturados
(Gás detector de cromatografia de massa, monitoramento da massa de íons
m/z191, m/z217 e m/z 218).
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4. INTRODUÇÃO
Um dos campos de trabalho geoquímica ambiental está associada à indústria petrolífera. Exploração, produção, processamento, transporte e impactos ambientais, são algumas das principais etapas, em que o conhecimento da geoquímica de aplicar seus conhecimentos científicos e operacionais. (AKBARZADEH, 2007; PETERS, 2005; KAPLAN, 1997; LARTER, 1995 y WAPLES, 1985).
O estudo da composição e do conhecimento dos vários produtos do petróleo influencia o custo, manipulação, processamento e, em caso de impacto ambiental para a recuperação das áreas afetadas (WANG, 2009; PETERS, 2005 y WAPLES, 1985)
Este trabalho tem como objetivo avançar no estudo de hidrocarbonetos incorporado dentro de estruturas tridimensionais de asfaltenos, que se presume ser "preservado" pelas complexas estruturas dos asfaltenos, são altamente resistentes aos processos de degradação (AZEVEDO, 2009; AKBARZADEH, 2007; DELGADO, 2006; PETERS, 2005 y BECKER, 1997).
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4. INTRODUÇÃO
A área de aplicação inclui o conhecimento de óleo pesado, no qual não extraiu os campos de produção, por suas estruturas complexas, de baixo fluxo e alto custo de extração (BATISTA, ano?)
Também na área ambiental, para as avaliações de derrames, em relação as prováveis fontes através de correlações óleo - óleo, e na definição de estratégias possíveis para a remediação das áreas afetadas (WANG, 2009; OSPINO-CARO, 2009; WANG, 2007; PETERS, 2005; KAPLAN, 1997 y WAPLES, 1985).
A metodologia inclui a obtenção de petróleo "aninhadas" dentro da estrutura de asfaltenos por hidropirolises (AKBARZADEH, 2007; LEWAN, ano?; CARSON, 1998; MICHELS, 1995; BARKER , ano?)
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5. HIDROPIROLISE DE ASFALTENOS: INTRODUÇÃO
Propriedade Quantidade ObservaçãoComposição:Carbono, C (%)Hidrogênio, H2 (%)Oxigênio, O2 (%)Enxofre, S (%)Nitrogênio, N2 (%)Níquel, Ni (%)Vanádio, V (%)
80,0 – 84,08,0 – 10,00,2 – 0,71,2 – 3,00,2 – 1,26,0 - 0,84,4 – 0,3
Os valores estimados a partir da literatura para os principais componentes dos asfaltenos.
Peso molecular (u.m.a.) 2000 - 7000 u.m.a.: unidade de massa atômicaTipo de compostos:Hidrocarbonetos saturados acíclicos e cíclicos;Hidrocarbonetos aromáticos;Compostos organometálicos;principalmente de níquel, vanádio e ferro;compostos hereterocíclicos, de enxofre, nitrogênio e oxigênio
Não informou
Grupo funcionais:Naftaleno;Terpenos;Ácidos carboxílicos, arílicos e mistos
Cetona e AldeídoBenzotiofenos e dibenzotiofenoNaftenobenzotiofenoSulfuro alquil, aril e misto
Alquilbenceno;Arilbenceno;Pirrol;Piridina;Tiofeno
Entre as mais freqüentes
Unidade mínima: colóideMilhares de angstroms
Equivalente às redes tridimensionais para formar colóides micelares temporária.
Média da razão atômica:C/HC/OC/SC/N
0,947,729,084,2
O aumento da proporção de carbono atômico / heteroatômico, indica o aumento da polaridade e aromaticidade do asfalteno e indicação direta da diminuição do C / H..
Características gerais dos asfaltenos. Feita a partir da literatura. Valores declarados correspondem a valores extremos encontrados durante a revisão da literatura
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5. HIDROPIROLISE DE ASFALTENOS: INTRODUÇÃO
M.D. Lewan e sua equipe, relatou em 1979, uma técnica que permite o teste de maturidade artificial em amostras de rochas sedimentares imaturos. Este processo chamou hidropirolise (LEWAN, año? aput Lewan, 1985; García et al, 1993).
É um craqueamento térmico de compostos de carbono pesado para produtos líquidos de baixo peso
molecular;o processo é realizado na presença de água a uma
pressão e temperatura, previamente definidos (pirolisador confinado, na presença de água);
o material a ser craqueado pode ser uma rocha sedimentar imaturo, carvão, petróleo, asfalto, alcatrão, betume, entre outros;
o teste mede a massa de óleo produzido em um determinado estado de maturação térmica.
(AZEVEDO et al, 2009; LEHNE et al, 2009; AKBARZADEH et al, 2007; VALLE, 2007; PETERS et al, 2005; TORKELSON et al, 1995; KOOPMANS et al 1998; SISKIN et al, 1991; MICHELS et al, 1985; MICHELS, LANDAIS, BARKER, año?; LEWAN, año?)
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5. HIDROPIROLISE DE ASFALTENOS: METODOLOGÍA
1. Maranhão2. Piauí3. Ceará4. Rio Grande do Norte5. Paraíba6. Pernambuco7. Alagoas8. Sergipe9. Bahia
ProvaTemperatura
(°C)
Tempo
(horas)
Proporção
asfalteno / água
(peso g / volume mL)
Observação
1Máximos
permitidos pela hidropirolizador
24 0 / 600
Teste de funcionamento dos equipamentos, verificação dos parâmetros de funcionamento normal
2 300 72 1 / 5 Otimização temperatura de hidropirolização de asfaltenos
3 330 72 1 / 5
4 360 72 1 / 5
5Valores
optimizados
24 1 / 5 Otimização tempo de hidropirolização de asfaltenos
6 48 1 / 5
7 72 1 / 5
8Valores optimizados
2 / 4 Otimização da proporção asfalteno / água de hidropirolização9 1 / 5
10 Valores otimizadosVerificação de parâmetros otimizados hidropirolização
11Valores otimizados
Mostra asfalteno 1, ensaio duplicado12
13Valores otimizados
Mostra asfalteno 2, ensaio duplicado14
15Valores otimizados
Mostra asfalteno 3, ensaio duplicado16
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5. HIDROPIROLISE DE ASFALTENOS: REFERÊNCIAS
Inclui literatura da referência e consultada:AKBARZADEH K., HAMMAMI A., KHARRAT A., ZHANG D., ALLENSON S., CREEK J., KABIR S., JAMALUDDIN A., MARSHALL A.G., RODGERS R.P., MULLINS O., SOLBAKKEN T.. Los asfaltenos: problemáticos pero ricos en potencial . Chevron Energy Technology Company - Oilfield Review. Otoño de 2007.
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BATISTA J.R., ROCHA P.S., ARAÚJO L.E.. Campos maduros de petróleo- definição para efeitos regulatórios. UNIFACS. año?BECKER J.R.. Crude oil, waxes, emulsions and asphaltenes.penn Well books. Section III, 209-250. ISBN: 0-87814-737-3. 1997.
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6. CARACTERIZAÇÃO DE OLEOS: INTRODUÇÃO
Fingerprint
ParâmetroValor
tomadoObservação
Tipo de "envelope"
Predomínio HC "levianos"
Óleo termicamente mais evoluído; presença "refresh“ no reservatóriopossivelmente MO de origem marinha
Predomínio HC "pesados"
Óleo termicamente poço evoluído; óleo biodegradadopossivelmente, MO de origem continentalóleo afetada por "lavagem de água"
forma de "cajá"MO de origem continentalAmbiente deposicional "deltáico" ou "lacustre de água doce"
dublês "envelope" MO baixo PM, origem marino; MO alto PM, origem continental
Presença de isoprenóides(confirmassem em m/z 183)
β-carotanopaleoambiente evaporítico - salino, eluída no final do cromatograma nC > ±37paleoambiente más hipersalino
i-C25 paleoambiente evaporítico - salino, eluída entre nC22 y nC23
i-C30 paleoambiente evaporítico - salino, eluída entre nC26 y nC27
Pristano se preserva em paleoambientes óxicosFitano se preserva em paleoambientes anóxicos
P/F
> 1,0Pristano / Fitanopaleoambiente dióxico a desóxico
< 1,0Pristano / Fitanopaleoambiente desóxico a dióxico
= 1,0 Pristano / Fitano
I.P.C.
> 1,0Indice preferencial de carbonos (relação impar / par). Predominio nC imparesMO de origem vegetal, óleo poco evoluido
< 1,0Indice preferencial de carbonos (relação impar / par). Predominio nC paresMO de origem bactérias / algas
= 1,0 Indice preferencial de carbonos (relação impar / par)
Pico de maior abundância relativa
entre nC17 y nC19 MO de origem algas, marinhaentre nC25, nC27 y
nC29MO de origem terrestre
nC17 / P paleoambiente evaporítico, normalmente P<<< FnC18 / F paleoambiente evaporítico, normalmente P <<< F
predominio nC < 16 paleoambiente de mar aberto, MO de bajo PMpredominio PM
"medios"paleoambiente marinho – carbonáticoInclusive a presença de β-carotano
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6. CARACTERIZAÇÃO DE OLEOS: INTRODUÇÃO
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6. CARACTERIZAÇÃO DE OLEOS: METODOLOGÍA
Ensaio Resultado Observação
Gravimétrica Porcentagem peso / peso Massa recuperada óleo, depois hidropirolise
Cromatografia
líquidaPorcentagem peso / peso
Diagrama ternário cromatografia líquida SAR, mostra sim hidropirolizar e óleo
obtendo depois de hidropirolises
Cromatografia
gasosa
Fingerprint o perfil
cromatográfico: n-parafinas
e isoprenóides
Relaciones pristano/fitano; nC17/pristano; nC18/fitano; tipo de cromatograma;
predomínio nCpar/nCimpar
Cromatografia
gasosaBiomarcadores saturados
análise de biomarcadores na fração de hidrocarbonetos saturados,
monitoramento de massa íons m/z191, m/z217 e m/z218
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6. CARACTERIZAÇÃO DE OLEOS: REFERÊNCIAS
Inclui literatura da referência e consultada:AKBARZADEH K., HAMMAMI A., KHARRAT A., ZHANG D., ALLENSON S., CREEK J., KABIR S., JAMALUDDIN A., MARSHALL A.G., RODGERS R.P., MULLINS O., SOLBAKKEN T.. Los asfaltenos: problemáticos pero ricos en potencial . Chevron Energy Technology Company - Oilfield Review. Otoño de 2007.
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BARKER C.E., LEWAN M.D.. The effect of supercritical water on vitrinite reflectance as observed m contact metamorphism and pyrolysis experiments . Division of Fuel Chemistry American Chemical Society. http://www.anl.gov/PCS/acsfuel/preprint%20archive/Files/44_2_ANAHEIM_03-99_0411.pdf. Año?.
BATISTA J.R., ROCHA P.S., ARAÚJO L.E.. Campos maduros de petróleo- definição para efeitos regulatórios. UNIFACS. año?BECKER J.R.. Crude oil, waxes, emulsions and asphaltenes.penn Well books. Section III, 209-250. ISBN: 0-87814-737-3. 1997.
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PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOQUÍMICA: PETRÓLEO E MEIO AMBIENTE – POSPETRO
7. CRONOGRAMA
TópicoMês
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Revisão da literatura √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √
Implementação metodologia hidropirolise √ √
Seleção de amostras √ √ √
Separação dos asfaltenos √ √ √
hidropirolise mostras √ √ √
Análises mostras √ √ √ √ √
Organização dados e informação obtidos √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √
Ajuste análise e amostras √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √
Documento final dissertação √ √ √ √ √ √
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8. VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA
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